視野丨你身邊的一切都可能是吸聲材料

上期回顧：

知識丨噪聲不是你想擋就能擋

能量守恒定律告訴我們，能量既不能被創(chuàng)造也不能被消減。但是能量可以從一種形式轉(zhuǎn)化成另外一種形式。房間內(nèi)的聲音能量，是不會被消減的，只會轉(zhuǎn)化成其它能量或傳遞到其它空間去。有些轉(zhuǎn)化是有害的，例如引起門窗吊頂共震發(fā)出另外的聲音，有些傳遞也是有害的，例如擾民，本文要講其中一個無害的轉(zhuǎn)化形式，吸聲材料的作用。

通常來說，吸聲物體能被看成以下形式當中之一，既多孔相通吸聲體、板吸聲體和共振吸聲體。通常來說，多孔吸聲體是對于高頻來說最為有效的吸聲材料，而板及共振吸聲體對低頻的吸聲更為有效。

聲音能量的損耗方式是這樣的，聲波在空氣中傳播，撞擊到有覆蓋聲學材料的剛性墻面，首先聲波在空氣中傳播會有較小的熱量損失，主要在高頻部分。聲波撞擊到聲學材料和墻面，都會一部分反射分量從墻面反射回來。

有意思的是，聲波在進入吸聲材料到達剛性墻面，以及被剛性墻面反射再穿透吸聲材料的過程中，聲波摩擦吸聲料，會轉(zhuǎn)化成熱量散發(fā)到空氣中。同時還會有部分聲波進入密度比聲學材料更大的剛性墻面中也會有熱能損失。最后還會有一部分透過剛性墻面?zhèn)鞯綁ν馊ァ?/p>

所以不管空間是大還是小，吸聲材料是多還是少，也不管發(fā)出的聲音是大還是小，最后都會消失，只是消散時間的長和短，及是否被覺察而已。

接下來說一下聲波吸收的如何來量化計算的，在聲學中就引用一個“吸聲系數(shù)”來表示材料對聲波吸收能力的強弱指標，并且聲波因為各個頻率波長的不同，所有各個頻率一般來說單一材料的吸聲系數(shù)是不同的，例如對500HZ，入射聲波的能量60%被吸收，那么這個頻率的吸聲系數(shù)就是0.6，一個理想的吸聲體，會吸收100%的入射聲能量，因此吸聲系數(shù)為1，但在實際測量中，常出現(xiàn)大于1的情況。

就是因為受到上面分析中所提及的其它形式的吸收，同時還有說一個理相的反射面吸聲系數(shù)為0，這在實際中也是不可能存在的。

剛說了吸聲系數(shù)，接下來我們說要說一下，一個聲音在空間內(nèi)消散快慢的另外一個量化指標：混響時間

很多人都有過體驗，在地下車庫說一句話，要持續(xù)比較久的時間才會消失，聲音也比較響亮，但在室外說話就比較干癟，如果周圍噪音還多的話，需要距離更近才能聽得清楚，而在我們家里是感覺恰到好處，說起來不費勁，聽起來又清晰，所以從主觀體驗上來講，密閉空間越大，回聲時間越長，越不清晰，混響時間越長，空間越小，越開放，吸聲材料越多，混響時間越短，越清晰，越費勁。

上面闡述了聲學吸聲的一些基礎概念常識后，我們再回到生活中來，闡述一下時刻伴隨著我們生活中的吸聲材料和吸聲現(xiàn)象，先從客廳觀察起，隨便舉例一個客廳吧，右邊客廳，左邊飯廳，客廳一邊是簾幕，沙發(fā)是皮的或布的，中國90%以上的客廳布局

從圖中我們可以明顯的看出，空間中的軟裝，有著明顯吸聲能力就是窗簾和沙發(fā)，那接下來我們從數(shù)據(jù)上看一下有什么關聯(lián)。

右箱：因為右邊有簾幕，吸音多一些；國際6個倍頻125Hz-4kHz混響時間0.5到0.66s；0.58秒正負0.08s

然后我們再看比較空曠開放，沒有多少纖維織物的靠近左邊飯廳區(qū)的混響時間：國際6個倍頻125Hz-4kHz混響時間0.54s到0.77s基本是各頻段都高出右邊0.1s

所以我們可以極其明確的看出窗簾這種纖維織物，對聲波具有比較強的吸聲能力，特別是例如靠枕這些里面還有多孔相連的纖維，吸聲能力也是超強的，說到這里再更正一些誤解：

1. 表面粗糙，例如拉毛的水泥

   是不具備吸聲能力的

2. 內(nèi)部存在大量孔洞但是所有孔洞是密閉的材料，如聚苯、聚乙烯、閉孔聚氨脂（顆粒泡沫或珍珠棉）等，

   是沒有吸聲能力的

因此具備吸聲結(jié)構(gòu)的多孔吸聲材料具有大量的內(nèi)外連通的微小孔隙和孔洞。

當聲波入射到多孔材料上，聲波能順著孔隙進入材料內(nèi)部，引起空隙中空氣分子的振動。由于空氣的粘滯阻力、空氣分子與孔隙壁的摩擦，使聲能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能而吸聲。吸聲頻率特性是：隨頻率增加吸聲系數(shù)逐漸增大，中高頻吸聲能力比低頻強。然后就是共振吸結(jié)構(gòu)，例如皮沙發(fā)是膜共振吸收低頻，吊頂石膏板共振吸低頻；還有柜子，紙箱，架空木地板等。

還有一種空腔共振吸聲結(jié)構(gòu)，原理為亥姆霍茲共振，如穿孔石膏板、穿孔鋁板、木槽板、狹縫吸音磚等。吸聲特點為：在共振頻率附近有較大吸收。這些一般在公司的辦公室或會議室中出現(xiàn)，這種結(jié)構(gòu)在中國出現(xiàn)比較久遠了，明永樂皇帝還是燕王的時候，為了日后起兵奪權(quán)，在后花園秘密建地下室“私鑄兵器”，為防止聲音外傳泄密，其謀臣姚廣孝采用在墻壁上埋入大量的開口向室內(nèi)的甕罐進行吸聲降噪，可見聲學領域早在中國歷史上就有所應用。